(57)【要約】【課題】成形用駆動力を低減し、外歯、内歯の形状が所望の正確な形状となり、軸方向全長にわたって均等になるようカップ状素材を成形し得るカップ状歯車の製造装置の提供。【解決手段】カップ状歯車の製造装置に、径方向移動手段Ｍｘ及び軸方向移動手段Ｍｚにより決定されるローラ３の任意の位置において、マンドレル１とローラ３とを同期回転させる同期回転手段Ｓを備え、同期回転手段Ｓが働いてマンドレル１及びローラ３が同期回転する同期回転状態で、径方向移動手段Ｍｘ及び軸方向移動手段Ｍｚを働かせて、軸方向でローラ３とカップ状素材Ｗが重なる軸方向位置において、ローラ３を径方向でカップ状素材Ｗから離間した位置からマンドレル１の回転軸心Ａ１に近づく側に移動させて、軸方向におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１の外周面に押し付ける第１移動工程を実行し、後続して、ローラ３を軸方向に移動させる第２移動工程を実行する制御手段５を備えた。【選択図】図１
2010284662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に内歯成形型を有し、回転駆動されるマンドレルと、
外周面に外歯成形型を有し、回転駆動されるローラを備え、
前記マンドレルの外周面にカップ状素材を外嵌した状態で、回転状態にある前記ローラを、回転状態にある前記マンドレルに対して押し付けて、前記カップ状素材の筒状部の外周面に外歯を、内周面に内歯を夫々成形するカップ状歯車の製造装置であって、
前記マンドレルの径方向に前記ローラを移動可能な径方向移動手段と、
前記マンドレルの回転軸心に沿った軸方向に前記ローラを移動可能な軸方向移動手段と、
前記径方向移動手段及び前記軸方向移動手段により決定される前記ローラの任意の位置において、前記マンドレルと前記ローラとを同期回転させる同期回転手段とを備え、
前記同期回転手段が働いて前記マンドレル及び前記ローラが同期回転する同期回転状態で、前記径方向移動手段及び前記軸方向移動手段を働かせて、
前記軸方向で前記ローラと前記カップ状素材が重なる軸方向位置において、前記ローラを前記径方向で前記カップ状素材から離間した位置から前記マンドレルの回転軸心に近づく側に移動させて、前記軸方向における前記カップ状素材の筒状部の外周面に押し付ける第１移動工程を実行し、後続して、
前記ローラを前記軸方向に移動させる第２移動工程を実行する制御手段を備えたカップ状歯車の製造装置。
【請求項２】
前記マンドレルの回転軸心と前記ローラの回転軸心とが平行に配置されるとともに、
前記マンドレルの回転軸心と平行に配置され、当該マンドレルと同期回転する同期回転軸を位置固定して備え、
前記同期回転軸と前記ローラとの間で回転を伝達する自在継手を備えて、前記同期回転手段が構成されている請求項１記載のカップ状歯車の製造装置。
【請求項３】
外周面に内歯成形型を有し、回転駆動されるマンドレルと、
外周面に外歯成形型を有し、回転駆動されるローラを備え、
前記マンドレルの外周面にカップ状素材を外嵌した状態で、回転状態にある前記ローラを、回転状態にある前記マンドレルに対して押し付けて、前記カップ状素材の筒状部の外周面に外歯を、内周面に内歯を夫々成形するカップ状歯車の製造方法であって、
前記マンドレルの径方向に前記ローラを移動可能な径方向移動手段と、
前記マンドレルの回転軸心に沿った軸方向に前記ローラを移動可能な軸方向移動手段と、
前記径方向移動手段及び前記軸方向移動手段により決定される前記ローラの任意の位置において、前記マンドレルと前記ローラとを同期回転させる同期回転手段とを備え、
前記同期回転手段が働いて前記マンドレル及び前記ローラが同期回転する同期回転状態で、前記径方向移動手段及び前記軸方向移動手段を働かせて、
前記軸方向で前記ローラと前記カップ状素材が重なる軸方向位置において、前記ローラを前記径方向で前記カップ状素材から離間した位置から前記マンドレルの回転軸心に近づく側に移動させて、前記軸方向における前記カップ状素材の筒状部の外周面に押し付ける第１移動工程を実行し、後続して、
前記ローラを前記軸方向に移動させる第２移動工程を実行するカップ状歯車の製造方法。
【請求項４】
外周面に内歯成形型を有し、回転駆動されるマンドレルと、
外周面に外歯成形型を有し、回転駆動されるローラを備え、
前記マンドレルの外周面にカップ状素材を外嵌した状態で、回転状態にある前記ローラを、回転状態にある前記マンドレルに対してその径方向外方側から押し付けて、前記カップ状素材の筒状部の外周面に外歯を、内周面に内歯を夫々成形するカップ状歯車の製造装置であって、
前記マンドレルの径方向に前記ローラを移動可能な径方向移動手段と、
前記マンドレルの回転軸心に沿った軸方向に前記ローラを移動可能な軸方向移動手段と、
前記径方向移動手段及び前記軸方向移動手段により決定される前記ローラの任意の位置において、前記マンドレルと前記ローラとを同期回転させる同期回転手段とを備え、
前記マンドレルの回転軸心と前記ローラの回転軸心とが平行に配置されるとともに、
前記マンドレルの回転軸心と平行に配置され、当該マンドレルと同期回転する同期回転軸を位置固定して備え、
前記同期回転軸と前記ローラとの間で回転を伝達する自在継手を備えて、前記同期回転手段が構成されているカップ状歯車の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周面に内歯成形型を有し、回転駆動されるマンドレルと、外周面に外歯成形型を有し、回転駆動されるローラを備え、前記マンドレルの外周面にカップ状素材を外嵌した状態で、回転状態にある前記ローラを、回転状態にある前記マンドレルに対して押し付けて、前記カップ状素材の筒状部の外周面に外歯を、内周面に内歯を夫々成形するカップ状歯車の製造装置、及び、製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記従来のカップ状歯車の製造装置として、例えば、マンドレルの外周面にカップ状素材を外嵌し、回転状態にあるローラの外歯成形型と回転状態にあるマンドレルの内歯成形型とをカップ状素材を介して噛み合わせた同期回転状態で、ローラをマンドレルの回転軸芯方向（回転軸芯に平行な方向）に移動させて、カップ状素材の筒状部の外周面に外歯を、内周面に内歯を夫々成形して、カップ状歯車を製造するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方で、上記従来のカップ状歯車の製造装置として、例えば、マンドレルと共に回転する同期ギアと、ローラと共に回転し且つ同期ギアに噛み合わせ可能な従動ギアと、ローラ及び従動ギアをマンドレルの径方向に沿って移動させて、同期ギアと従動ギアとを係脱自在に噛み合わせると共にその噛み合わせと同時にマンドレルとローラとを係脱自在に噛み合わせる径方向移動手段とが設けられているものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に開示のカップ状歯車の製造装置では、ローラの外歯成形型の長さ（軸方向での長さに該当する）は、カップ状素材の筒状部の外周面に形成する外歯の目標長さ（以下、外歯の目標形成長さと記載する場合がある）と等しくなるように設定されている。そして、径方向移動手段を働かせて、ローラをマンドレルの径方向に沿ってカップ状素材から離間した位置からマンドレルの回転軸心に近づく側に移動させて、従動ギアを同期ギアに噛み合わせると共に、それと同時にローラをカップ状素材が介在する状態でマンドレルに噛み合わせることにより、マンドレルとローラとを同期回転させて、カップ状素材の筒状部の外周面及び内周面に外歯及び内歯を成形していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２０６８６３号公報
【特許文献２】特許第３４２９７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、外歯及び内歯の形状が所望の正確な形状となるとともに、軸方向全長にわたって均等になるようにカップ状素材を成形するには、ローラの外歯成形型の各溝部及びマンドレルの内歯成形型の各溝部に素材を正確に対応させ、かつ軸方向全長にわたって均等に充満させるように成形する必要がある。
【０００６】
しかしながら、例えば、特許文献１に開示のカップ状歯車の製造装置において、マンドレルとローラとの回転の同期を正確にとることは、外歯成形型及び内歯成形型の各溝部の製作精度やマンドレル及びローラの回転駆動伝達ロス等の観点から困難であり、同期に遊びが生じ易く、両者の正確な噛み合わせが困難となり易い。このように、回転の同期に遊びが生じている状態でマンドレルとローラとが噛み合うと、ローラの外歯成形型及びマンドレルの内歯成形型の各溝部を形成する歯の端面同士が当接する場合があり、素材がちぎれる等の可能性がある。従って、所望の正確な形状のカップ状素材を得ることが困難となる場合があった。
【０００７】
また、特許文献２に開示のカップ状歯車の製造装置においては、外歯成形型の長さが外歯の目標形成長さと等しいローラにより、外歯及び内歯を軸方向全長にわたって一挙に成形するものであるので、マンドレルの内歯成形型とローラの外歯成形型との間に介在するカップ状素材の筒状部の長さが長くなる。従って、カップ状素材の筒状部をローラにより押圧する押圧力がカップ状素材の軸方向でばらつき易いため、ローラの外歯成形型の各溝部並びにマンドレルの内歯成形型の各溝部へのカップ状素材の充満状態が軸方向でばらつき易く、外歯及び内歯の形状が軸方向全長にわたって均等になるようにカップ状素材を成形し難い場合があった。
【０００８】
すなわち、上記両特許文献に開示の技術では、例えば、カップ状素材に形成された各外歯や内歯の軸方向端において欠肉が生じたり、各外歯や内歯の凹凸形状をローラの外歯成形型の各溝部並びにマンドレルの内歯成形型の各溝部の形状に正確に対応した状態で形成することが困難となる等の問題があった。
しかも、マンドレル及びローラを回転駆動する回転駆動力、及び、ローラをマンドレルに装着されたカップ状素材に押し付ける押し付け力等の成形用駆動力を大きくする必要があるといった問題もあった。
ちなみに、上記の各問題は、外歯の目標形成長さが長くなるほど顕著になる。
【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形用駆動力を低減しながら、外歯及び内歯の形状が所望の正確な形状となるとともに、軸方向全長にわたって均等になるようにカップ状素材を成形し得るカップ状歯車の製造装置及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るカップ状歯車の製造装置は、外周面に内歯成形型を有し、回転駆動されるマンドレルと、外周面に外歯成形型を有し、回転駆動されるローラを備え、前記マンドレルの外周面にカップ状素材を外嵌した状態で、回転状態にある前記ローラを、回転状態にある前記マンドレルに対して押し付けて、前記カップ状素材の筒状部の外周面に外歯を、内周面に内歯を夫々成形するカップ状歯車の製造装置であって、その特徴構成は、
前記マンドレルの径方向に前記ローラを移動可能な径方向移動手段と、
前記マンドレルの回転軸心に沿った軸方向に前記ローラを移動可能な軸方向移動手段と、
前記径方向移動手段及び前記軸方向移動手段により決定される前記ローラの任意の位置において、前記マンドレルと前記ローラとを同期回転させる同期回転手段とを備え、
前記同期回転手段が働いて前記マンドレル及び前記ローラが同期回転する同期回転状態で、前記径方向移動手段及び前記軸方向移動手段を働かせて、
前記軸方向で前記ローラと前記カップ状素材が重なる軸方向位置において、前記ローラを前記径方向で前記カップ状素材から離間した位置から前記マンドレルの回転軸心に近づく側に移動させて、前記軸方向における前記カップ状素材の筒状部の外周面に押し付ける第１移動工程を実行し、後続して、
前記ローラを前記軸方向に移動させる第２移動工程を実行する制御手段を備えた点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、マンドレル及びローラが同期回転する同期回転状態において、第１移動工程では、ローラがマンドレルの径方向に移動することにより、軸方向におけるカップ状素材の筒状部においてローラが押し付けられる部分が成形されて、外歯及び内歯が形成され、続く第２移動工程では、ローラがマンドレルの回転軸芯方向に移動することにより、軸方向におけるカップ状素材の筒状部において第１移動工程により成形されなかった部分が成形されて、所望の長さの外歯及び内歯が形成される。
【００１２】
このように、第１移動工程、第２移動工程が順次実行されることにより、まず、第１移動工程において、ローラをマンドレルの径方向に移動させカップ状素材の筒状部を押し付けるので、ある程度同期回転に遊びがある場合であってもローラの外歯成形型とマンドレルの内歯成形型とをできるだけ正確に噛み合わせ、これら成形型の各溝部を形成する歯の端面によりカップ状素材がちぎれること等を防止して、所望の正確な形状にカップ状素材を成形することができる。
また、第２移動工程において、外歯成形型の長さが外歯の目標形成長さよりも短いローラを用いて、カップ状素材にローラの外歯成形型の長さよりも長い所望の長さの外歯及び内歯を成形することができ、カップ状素材の筒状部をローラにより押圧する押圧力をできるだけ小さくしながら、カップ状素材の軸方向に均等化することができるようになる。それによって、ローラの外歯成形型の各溝部並びにマンドレルの内歯成形型の各溝部への素材の充満状態を軸方向に均等化することができるので、外歯及び内歯夫々の目標形成長さが長くても、外歯及び内歯の形状を軸方向全長にわたって均等化するようにカップ状素材を成形することができる。
又、ローラの外歯成形型の長さを外歯の目標形成長さよりも短くすることにより、成形用駆動力を小さくすることができる。
従って、成形用駆動力を低減しながら、外歯及び内歯の形状が所望の正確な形状となるとともに、軸方向全長にわたって均等になるようにカップ状素材を成形し得るカップ状歯車の製造装置を提供することができるようになった。
【００１３】
本発明に係るカップ状歯車の製造装置の更なる特徴構成は、前記マンドレルの回転軸心と前記ローラの回転軸心とが平行に配置されるとともに、
前記マンドレルの回転軸心と平行に配置され、当該マンドレルと同期回転する同期回転軸を位置固定して備え、
前記同期回転軸と前記ローラとの間で回転を伝達する自在継手を備えて、前記同期回転手段が構成されている点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、マンドレルの回転軸心と平行に位置固定して備えられた同期回転軸が、マンドレルと同期回転し、そのようにマンドレルと同期回転する同期回転軸とローラとの間で回転が自在継手により伝達される。従って、径方向移動手段や軸方向移動手段によりローラがマンドレルの径方向や軸方向に移動されても、ローラがマンドレルと同期回転するように、マンドレルの回転駆動力を適切に伝達することができる。
【００１５】
上記目的を達成するための本発明に係るカップ状歯車の製造方法は、外周面に内歯成形型を有し、回転駆動されるマンドレルと、外周面に外歯成形型を有し、回転駆動されるローラを備え、前記マンドレルの外周面にカップ状素材を外嵌した状態で、回転状態にある前記ローラを、回転状態にある前記マンドレルに対して押し付けて、前記カップ状素材の筒状部の外周面に外歯を、内周面に内歯を夫々成形するカップ状歯車の製造方法であって、その特徴構成は、
前記マンドレルの径方向に前記ローラを移動可能な径方向移動手段と、
前記マンドレルの回転軸心に沿った軸方向に前記ローラを移動可能な軸方向移動手段と、
前記径方向移動手段及び前記軸方向移動手段により決定される前記ローラの任意の位置において、前記マンドレルと前記ローラとを同期回転させる同期回転手段とを備え、
前記同期回転手段が働いて前記マンドレル及び前記ローラが同期回転する同期回転状態で、前記径方向移動手段及び前記軸方向移動手段を働かせて、
前記軸方向で前記ローラと前記カップ状素材が重なる軸方向位置において、前記ローラを前記径方向で前記カップ状素材から離間した位置から前記マンドレルの回転軸心に近づく側に移動させて、前記軸方向における前記カップ状素材の筒状部の外周面に押し付ける第１移動工程を実行し、後続して、
前記ローラを前記軸方向に移動させる第２移動工程を実行する点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、マンドレル及びローラが同期回転する同期回転状態において、第１移動工程では、ローラがマンドレルの径方向に移動することにより、軸方向におけるカップ状素材の筒状部においてローラが押し付けられる部分を成形して、外歯及び内歯を形成し、続く第２移動工程では、ローラがマンドレルの回転軸芯方向に移動することにより、軸方向におけるカップ状素材の筒状部において第１移動工程により成形しなかった部分を成形して、所望の長さの外歯及び内歯を形成する。
【００１７】
このように、第１移動工程、第２移動工程を順次実行することにより、まず、第１移動工程において、ローラをマンドレルの径方向に移動させカップ状素材の筒状部を押し付けるので、ある程度同期回転に遊びがある場合であってもローラの外歯成形型とマンドレルの内歯成形型とをできるだけ正確に噛み合わせ、これら成形型の各溝部を形成する歯の端面によりカップ状素材がちぎれること等を防止して、所望の正確な形状にカップ状素材を成形することができる。
また、第２移動工程において、外歯成形型の長さが外歯の目標形成長さよりも短いローラを用いて、カップ状素材にローラの外歯成形型の長さよりも長い所望の長さの外歯及び内歯を成形することができ、カップ状素材の筒状部をローラにより押圧する押圧力をできるだけ小さくしながら、カップ状素材の軸方向に均等化することができるようになる。それによって、ローラの外歯成形型の各溝部並びにマンドレルの内歯成形型の各溝部へのカップ状素材の充満状態を軸方向に均等化することができるので、外歯及び内歯夫々の目標形成長さが長くても、外歯及び内歯の形状を軸方向全長にわたって均等化するようにカップ状素材を成形することができる。
又、ローラの外歯成形型の長さを外歯の目標形成長さよりも短くすることにより、成形用駆動力を小さくすることができる。
従って、成形用駆動力を低減しながら、外歯及び内歯の形状が所望の正確な形状となるとともに、軸方向全長にわたって均等になるようにカップ状素材を成形し得るカップ状歯車の製造方法を提供することができるようになった。
【００１８】
上記目的を達成するための本発明に係るカップ状歯車の製造装置は、外周面に内歯成形型を有し、回転駆動されるマンドレルと、外周面に外歯成形型を有し、回転駆動されるローラを備え、前記マンドレルの外周面にカップ状素材を外嵌した状態で、回転状態にある前記ローラを、回転状態にある前記マンドレルに対してその径方向外方側から押し付けて、前記カップ状素材の筒状部の外周面に外歯を、内周面に内歯を夫々成形するカップ状歯車の製造装置であって、その特徴構成は、
前記マンドレルの径方向に前記ローラを移動可能な径方向移動手段と、
前記マンドレルの回転軸心に沿った軸方向に前記ローラを移動可能な軸方向移動手段と、
前記径方向移動手段及び前記軸方向移動手段により決定される前記ローラの任意の位置において、前記マンドレルと前記ローラとを同期回転させる同期回転手段とを備え、
前記マンドレルの回転軸心と前記ローラの回転軸心とが平行に配置されるとともに、
前記マンドレルの回転軸心と平行に配置され、当該マンドレルと同期回転する同期回転軸を位置固定して備え、
前記同期回転軸と前記ローラとの間で回転を伝達する自在継手を備えて、前記同期回転手段が構成されている点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、マンドレルの回転軸心と平行に位置固定して備えられた同期回転軸が、マンドレルと同期回転し、そのようにマンドレルと同期回転する同期回転軸とローラとの間で回転が自在継手により伝達される。従って、径方向移動手段や軸方向移動手段によりローラがマンドレルの径方向や軸方向に移動されても、ローラがマンドレルと同期回転するように、マンドレルの回転駆動力を適切に伝達することができる。
【００２０】
そして、本特徴構成において、例えば、同期回転手段が働いてマンドレル及びローラが同期回転する同期回転状態で、径方向移動手段及び軸方向移動手段を働かせて、マンドレルの軸方向でローラとカップ状素材が重なる軸方向位置において、ローラをマンドレルの径方向でカップ状素材から離間した位置からマンドレルの回転軸心に近づく側に移動させて、軸方向におけるカップ状素材の筒状部の外周面に押し付ける第１移動工程を実行し、後続して、ローラをマンドレルの軸方向に移動させる第２移動工程を実行することができる。
このように第１移動工程、第２移動工程を順次実行することにより、上記の本発明によるカップ状歯車の製造装置及び製造方法において説明したのと同様に、成形用駆動力を低減しながら、外歯及び内歯の形状が所望の正確な形状となるとともに、軸方向全長にわたって均等になるようにカップ状素材を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】カップ状歯車の製造装置の全体構成を示すブロック図
【図２】カップ状歯車の製造方法を説明するカップ状歯車の製造装置の要部の図
【図３】カップ状歯車の製造装置における要部のマンドレル軸方向視での図
【図４】カップ状素材及びカップ状歯車を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１及び図３に示すように、カップ状歯車の製造装置は、外周面に内歯成形型１ｍを有し回転駆動されるマンドレル１と、外周面に外歯成形型３ｍを有し回転駆動されるローラ３を備えて構成されている。
そして、マンドレル１の外周面にカップ状素材Ｗ（図４の（ａ）参照）を外嵌した状態で、回転状態にあるローラ３を、回転状態にあるマンドレル１に対してその径方向外方側から押し付けて、図４の（ｂ）に示すように、軸方向におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１の外周面に外歯Ｗｏを、内周面に内歯Ｗｉを夫々成形する。ちなみに、軸方向におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１の径は、軸方向に一定である。
【００２３】
又、図１に示すように、カップ状歯車の製造装置には、マンドレル１を回転駆動する回転駆動装置２と、マンドレル１に外嵌状に支持されたカップ状素材Ｗの底部Ｗ２の外側に押圧体４を押し付けてカップ状素材Ｗをマンドレル１とにより挟持するワーク保持機構Ｈと、カップ状歯車の製造装置の運転を制御する制御手段としての制御部５とが設けられている。
【００２４】
尚、以下の説明では、図１に示すように、マンドレル１の回転軸心Ａ１（以下、マンドレル回転軸心と略記する場合がある）に沿った軸方向（以下、マンドレル軸方向或いは軸方向と略記する場合がある）をＺ方向、マンドレル回転軸心Ａ１に直交する方向、即ち、マンドレル１の径方向（以下、マンドレル径方向或いは径方向と略記する場合がある）をＸ方向と夫々記載する場合がある。又、Ｚ方向において、ローラ３がマンドレル１の基端（回転駆動装置２に伝動連結される端部）に近づく方向を−Ｚ方向とし、マンドレル１の基端から遠ざかる方向を＋Ｚ方向とする。又、Ｘ方向において、ローラ３がマンドレル回転軸心Ａ１に近づく方向を−Ｘ方向とし、マンドレル回転軸心Ａ１から遠ざかる方向を＋Ｘ方向とする。
【００２５】
図１に示すように、本発明では、マンドレル径方向（即ち、Ｘ方向）にローラ３を移動可能な径方向移動手段としての径方向移動機構Ｍｘと、マンドレル軸方向（即ち、Ｚ方向）にローラ３を移動可能な軸方向移動手段としての軸方向移動機構Ｍｚと、径方向移動機構Ｍｘ及び軸方向移動機構Ｍｚにより決定されるローラ３の任意の位置において、マンドレル１とローラ３とを同期回転させる同期回転手段としての同期回転機構Ｓとが設けられている。
更に、マンドレル回転軸心Ａ１とローラ３の回転軸心Ａ２（以下、ローラ回転軸心と略記する場合がある）とが平行に配置されるとともに、マンドレル回転軸心Ａ１と平行に配置され、当該マンドレル１と同期回転する同期回転軸６が位置固定して備えられ、同期回転軸６とローラ３との間で回転を伝達する自在継手としてのユニバーサルジョイント７を備えて、同期回転機構Ｓが構成されている。
【００２６】
次に、カップ状歯車の製造装置の各部について、説明を加える。
図１に示すように、架台（図示省略）上に、主軸８が水平方向に沿う回転軸心Ａ１周りに回転自在に支持されて設けられ、電動モータ等の前記回転駆動装置２が、この主軸８を回転駆動するように架台上に設けられ、この主軸８の先端にマンドレル１が交換自在に装着されている。マンドレル１の外周面には、マンドレル回転軸心Ａ１に平行な歯からなる歯列が全周にわたって形成された内歯成形型１ｍが設けられている。
つまり、成形加工対象のカップ状素材Ｗを外嵌可能な外周面を有するマンドレル１が、主軸８の先端に装着されることになる。
そして、カップ状素材Ｗが、その底部Ｗ２の内側をマンドレル１の先端面に接当させた状態で、マンドレル１に外嵌状に装着される。
【００２７】
ワーク保持機構Ｈは、押圧体４をマンドレル軸方向に沿って往復移動駆動する油圧シリンダ等のアクチュエータ（図示省略）を備えて構成され、押圧体４がマンドレル１に対向して位置するように配設されている。押圧体４は、マンドレル回転軸心Ａ１と同心で回転可能なようにベアリング等を介して回転自在にワーク保持機構Ｈに支持されている。
押圧体４をマンドレル１に装着されたカップ状素材Ｗの底部Ｗ２の外側に押し付けるようにアクチュエータを作動させることにより、カップ状素材Ｗをマンドレル１と押圧体４とにより挟持するように構成されている。
そして、回転駆動装置２により主軸８を回転駆動することにより、カップ状素材Ｗをマンドレル１と押圧体４とにより挟持した状態でマンドレル１と一体的に回転させるように構成されている。
【００２８】
架台上に、移動台９をマンドレル軸方向（即ち、Ｚ方向）に往復移動自在に支持するＺ方向案内レール１０が設けられ、更に、移動台９に螺挿されたＺ方向ネジ軸１１を正逆回転させることにより、移動台９をマンドレル軸方向に往復移動させるパルスモータ等のＺ方向駆動装置１２が設けられている。
ローラ回転支持体１３を往復移動自在に支持するＸ方向案内レール１４が、ローラ回転支持体１３の移動方向をマンドレル径方向（即ち、Ｘ方向）に沿わせた姿勢で移動台９上に支持され、ローラ回転支持体１３に螺挿されたＸ方向ネジ軸１５を正逆回転することにより、ローラ回転支持体１３をマンドレル径方向に往復移動させるパルスモータ等のＸ方向駆動装置１６が設けられている。
【００２９】
ローラ３は、マンドレル回転軸心Ａ１に平行なローラ回転軸心Ａ２周りに回転自在にローラ回転支持体１３に支持されている。
ローラ３の外周面には、ローラ回転軸心Ａ２に平行な歯からなってマンドレル１の外周面の歯列と噛み合う歯列が全周にわたって形成された外歯成形型３ｍが設けられている。
又、ローラ３の外歯成形型３ｍの軸心方向での長さは、カップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１に成形する外歯Ｗｏ及び内歯Ｗｉの軸心方向の長さよりも短くなるように設定される。
【００３０】
そして、Ｘ方向駆動装置１６の作動を制御することにより、ローラ３をマンドレル径方向（Ｘ方向）に往復移動駆動し、Ｚ方向駆動装置１２の作動を制御することにより、ローラ３をマンドレル軸方向（Ｚ方向）に往復移動駆動するように構成されている。
つまり、この実施形態では、軸方向移動機構Ｍｚが、移動台９、Ｚ方向案内レール１０、Ｚ方向ネジ軸１１及びＺ方向駆動装置１２等を備えて構成されている。又、径方向移動機構Ｍｘが、ローラ回転支持体１３、Ｘ方向案内レール１４、Ｘ方向ネジ軸１５及びＸ方向駆動装置１６等を備えて構成されている。
【００３１】
同期回転軸６は、架台上における主軸８の横側部に、マンドレル回転軸心Ａ１と平行な同期回転軸心Ａ３回りに回転自在に同期回転軸支持部１７にて支持されて設けられている。
主軸側ギア１８が、主軸８と同心で一体回転するように主軸８に連結して設けられ、主軸側ギア１８と同歯数の同期回転軸側ギア１９が、主軸側ギア１８に噛み合わされた状態で、同期回転軸６と同心で一体回転するように同期回転軸６に連結して設けられている。
そして、回転駆動装置２により主軸８が回転駆動されると、その回転駆動力が主軸側ギア１８及び同期回転軸側ギア１９により伝動されて、同期回転軸６がマンドレル１と同期して回転駆動されるように構成されている。
【００３２】
図１に示すように、ユニバーサルジョイント７は、直線状で伸縮自在な伸縮部７ｒと、その両端の一対のジョイント部７ｊとを備えて構成されている。各ジョイント部７ｊは、連結対象の回転部の回転軸心（ローラ回転軸心Ａ２や同期回転軸心Ａ３）と伸縮部７ｒの軸心とが交差していても、連結対象の回転部と伸縮部７ｒとを互いに等速で回転可能に連結するように構成されている。
そして、一方のジョイント部７ｊが同期回転軸支持部１７に回転自在に支持された同期回転軸６に連結され、他方のジョイント部７ｊがローラ回転支持体１３に回転自在に支持されたローラ３に連結されて、同期回転軸６とローラ３とがユニバーサルジョイント７にて連結される。
ローラ３は、その外歯成形型３ｍがマンドレル１の内歯成形型１ｍに適切に噛み合うように、キー（図示省略）によってマンドレル１と位相を合わせた状態で、ローラ回転支持体１３に回転自在に支持されている。
【００３３】
このように同期回転軸６とローラ３とがユニバーサルジョイント７にて連結されることにより、ローラ３が径方向移動機構Ｍｘ及び軸方向移動機構Ｍｚによりマンドレル径方向及びマンドレル軸方向に移動されても、ローラ３がマンドレル１の回転駆動力によりそのマンドレル１と同期して回転駆動される。又、ローラ３がマンドレル径方向でマンドレル１から離間した位置からマンドレル回転軸心Ａ１に近づく側に移動されてマンドレル１に近接されると、回転状態のローラ３の外歯成形型３ｍが回転状態のマンドレル１の内歯成形型１ｍに適切に噛み合わされる。
【００３４】
つまり、この実施形態では、同期回転機構Ｓが、主軸側ギア１８、同期回転軸側ギア１９、同期回転軸６及びユニバーサルジョイント７等を備えて構成されて、マンドレル１を回転駆動する回転駆動装置２の回転駆動力を主軸側ギア１８及び同期回転軸側ギア１９により伝達して同期回転軸６をマンドレル１と同期して回転駆動し、その同期回転軸６の回転駆動力をユニバーサルジョイント７によりローラ３に伝達することにより、ローラ３をマンドレル１と同期して回転駆動するように構成されている。
【００３５】
次に、本発明によるカップ状歯車の製造方法を説明する。
本発明では、同期回転機構Ｓが働いてマンドレル１及びローラ３が同期回転する同期回転状態で、径方向移動機構Ｍｘ及び軸方向移動機構Ｍｚを働かせて、マンドレル軸方向（Ｚ方向）でローラ３とカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１が重なる軸方向位置において、ローラ３をマンドレル径方向（Ｘ方向）でカップ状素材Ｗから離間した位置からマンドレル回転軸心Ａ１に近づく側に移動させて、マンドレル軸方向（Ｚ方向）におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１の外周面に押し付ける第１移動工程を実行し、後続して、ローラ３をマンドレル軸方向（Ｚ方向）に移動させる第２移動工程を実行する。
そして、この実施形態では、制御部５が、第１移動工程を実行し、後続して、第２移動工程を実行するように構成されて、制御部５により上述したカップ状歯車の製造方法を実行するように構成されている。
【００３６】
カップ状歯車の製造方法を実行する歯車成形処理における制御部５の制御動作について、説明を加える。
尚、歯車成形処理の開始前は、ローラ３は、マンドレル１へのカップ状素材Ｗの装着に邪魔にならないように、マンドレル１から離間した原点位置に位置されている。
カップ状素材Ｗがマンドレル１に外嵌状に装着されると、制御部５に運転開始指令が指令される。
ちなみに、カップ状素材Ｗが手動でマンドレル１に装着される場合は、オペレータが運転開始ボタン（図示省略）を操作することにより運転開始指令が指令され、カップ状素材Ｗが自動の搬送装置によってマンドレル１に装着される場合は、自動の搬送装置により運転開始指令が指令されることになる。
【００３７】
制御部５は、運転開始指令が指令されると、マンドレル１に装着されたカップ状素材Ｗの底部Ｗ２の外側に押圧体４を押し付けるようにワーク保持機構Ｈを作動させる。これにより、カップ状素材Ｗがマンドレル１と押圧体４とにより挟持される。
続いて、制御部５は、予め設定された設定回転速度で回転駆動装置２を作動させる。これにより、カップ状素材Ｗが外嵌状に装着されたマンドレル１がカップ状素材Ｗに押圧された押圧体４と共に回転し、並びに、同期回転機構Ｓが働いてマンドレル１及びローラ３が同期回転する。
【００３８】
続いて、図２の（ａ）に示すように、制御部５は、ローラ３を原点位置から、当該ローラ３の外歯成形型３ｍがマンドレル軸方向（Ｚ方向）でカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１と重なり、且つマンドレル径方向（Ｘ方向）でカップ状素材Ｗの底部Ｗ２に重ならない待機位置に位置させるように、Ｚ方向駆動装置１２及びＸ方向駆動装置１６を作動させる。
ちなみに、ローラ３がマンドレル軸方向（Ｚ方向）でカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１と重なる状態とは、マンドレル軸方向（Ｚ方向）におけるローラ３の外歯成形型３ｍの少なくとも一部が、マンドレル軸方向（Ｚ方向）におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１が存在する範囲内に位置する状態である。この実施形態では、図２の（ａ）に示すように、ローラ３がマンドレル径方向（Ｘ方向）に移動すると、マンドレル軸方向（Ｚ方向）におけるローラ３の外歯成形型３ｍの長さの全部が、カップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１の外周面に当接するマンドレル軸方向（Ｚ方向）での位置となり、かつ、ローラ３の＋Ｚ方向端（図２中、右端）とカップ状素材Ｗの＋Ｚ方向端（図２中、右端）とが軸方向（Ｚ方向）において揃う状態（略同一位置）となるように、待機位置が設定されている。
又、ローラ３がマンドレル径方向（Ｘ方向）でカップ状素材Ｗの底部Ｗ２に重ならない状態とは、マンドレル径方向（Ｘ方向）におけるローラ３の全体が、マンドレル径方向（Ｘ方向）におけるカップ状素材Ｗの底部Ｗ２が存在する範囲内に位置しない状態である。
なお、以下では、待機位置におけるローラ３のマンドレル軸方向での位置を、先端側軸方向端部位置と記載する場合がある。
【００３９】
続いて、図２の（ｂ）に示すように、制御部５は、ローラ３を待機位置から、マンドレル径方向（Ｘ方向）に沿ってマンドレル回転軸心Ａ１に近づく側（−Ｘ方向側）に、予め設定されたマンドレル径方向での位置（以下、径方向加工位置と記載する場合がある）まで移動させるべくＸ方向駆動装置１６を作動させる第１移動工程を実行する。
すると、回転状態にあるローラ３の外歯成形型３ｍが、カップ状素材Ｗを介在させた状態で、回転状態にあるマンドレル１の内歯成形型１ｍに噛み合って、カップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１が成形されて内歯Ｗｉ及び外歯Ｗｏが形成される。
ちなみに、径方向加工位置は、マンドレル１の内歯成形型１ｍとローラ３の外歯成形型３ｍとがカップ状素材Ｗが介在する状態で噛み合って、外歯Ｗｏ及び内歯Ｗｉを成形可能なマンドレル径方向での位置に設定されている。
つまり、ローラ３を待機位置からマンドレル径方向に沿ってマンドレル回転軸心Ａ１に近づく側に径方向加工位置まで移動させることが、マンドレル軸方向でローラ３とカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１が重なる軸方向位置において、ローラ３をマンドレル径方向でカップ状素材Ｗから離間した位置からマンドレル回転軸心Ａ１に近づく側に移動させて、マンドレル軸方向におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１の外周面に押し付けることに相当する。
【００４０】
続いて、制御部５は、図２の（ｃ）に示すように、ローラ３をマンドレル径方向（Ｘ方向）での位置は径方向加工位置に維持する状態で、マンドレル軸方向（Ｚ方向）に沿って先端側軸方向端部位置からマンドレル１の基端側（−Ｚ方向側）に予め設定されたマンドレル軸方向での位置（以下、基端側軸方向端部位置と記載する場合がある）まで移動させるべく、Ｚ方向駆動装置１２を作動させる１回目の第２移動工程を実行する。
すると、カップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１において、第１移動工程で成形されなかった部分が成形されて、カップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１に軸方向全長にわたって外歯Ｗｏ及び内歯Ｗｉが形成される。
ちなみに、基端側軸方向端部位置は、図２の（ｃ）に示すように、ローラ３の外歯成形型３ｍにおけるマンドレル１の先端側（＋Ｚ方向側）の部分が、マンドレル軸方向（Ｚ方向）におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１が存在する範囲内に位置するマンドレル軸方向での位置に設定されている。
【００４１】
続いて、制御部５は、マンドレル１の回転方向を反転させるように回転駆動装置２を作動させた後、ローラ３をマンドレル径方向（Ｘ方向）での位置は径方向加工位置に維持する状態で、マンドレル軸方向（Ｚ方向）に沿って基端側軸方向端部位置から先端側軸方向端部位置にまで移動させるべく、Ｚ方向駆動装置１２を作動させる２回目の第２移動工程を実行する。
上述のように、制御部５は、第２移動工程を、１回の第２移動工程が終了する度に、ローラ３のマンドレル軸方向での移動方向を反転し且つマンドレル１の回転方向を反転させながら、予め設定された複数回（この実施形態では２回）繰り返して実行する。
【００４２】
続いて、制御部５は、ローラ３を原点位置に位置させるようにＺ方向駆動装置１２及びＸ方向駆動装置１６を作動させた後、回転駆動装置２を停止させ、続いて、押圧体４をカップ状素材Ｗの底部Ｗ２の外側から離間させるようにワーク保持機構Ｈを作動させて、歯車成形処理を終了する。
【００４３】
上述のように、第１移動工程、第２移動工程を順次実行することにより、まず、第１移動工程において、ローラ３をマンドレル１の径方向に移動させカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１を押し付けるので、ある程度同期回転に遊びがある場合であってもローラ３の外歯成形型３ｍとマンドレル１の内歯成形型１ｍとをできるだけ正確に噛み合わせ、これら成形型３ｍ、１ｍの各溝部を形成する歯の端面によりカップ状素材Ｗがちぎれること等を防止して、所望の正確な形状にカップ状歯車を成形することができる。また、第２移動工程において、外歯成形型３ｍの長さがマンドレル軸方向におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１の長さよりも短いローラ３を用いて、マンドレル軸方向におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１を全長にわたって成形して外歯Ｗｏ及び内歯Ｗｉを成形することができるので、ローラ３による押圧力をできるだけ小さくして成形用駆動力を低減しながら、外歯Ｗｏ及び内歯Ｗｉの形状が軸方向全長にわたって均等になるようにカップ状素材Ｗを成形することができる。
さらに、第２移動工程を上述のように複数回繰り返して実行することにより、マンドレル１の内歯成形型１ｍの各溝部における周方向の両角部及びローラ３の外歯成形型３ｍの各溝部における周方向の両角部に隙間がないように素材を充満させる状態で、カップ状素材Ｗを成形することができるので、内歯Ｗｉ及び外歯Ｗｏ夫々を内歯成形型１ｍ及び外歯成形型３ｍに合わせるようにより適正に形成することができる。
【００４４】
尚、上述のように第２移動工程を複数回繰り返して実行するに当たって、１回の第２移動工程が終了する度に、ローラ３をマンドレル径方向に沿って設定量だけマンドレル回転軸心Ａ１に近づく側に移動させるべく、Ｘ方向駆動装置１６を作動させるように構成しても良い。
このようにすると、歯の高さが高い内歯Ｗｉ及び外歯Ｗｏを形成する場合でも、内歯成形型１ｍ及び外歯成形型３ｍに合わせるように適正に形成することができる。
【００４５】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）  第１移動工程で、マンドレル軸方向でローラ３とカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１が重なる軸方向位置において、マンドレル径方向でカップ状素材Ｗから離間した位置からマンドレル回転軸心Ａ１に近づく側に移動させて、マンドレル軸方向におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１の外周面に押し付けるようにローラ３を移動させるに当たって、上記の実施形態では、径方向移動機構Ｍｘのみを作動させて、ローラ３をマンドレル径方向に平行に移動させた。
これに代えて、径方向移動機構Ｍｘ及び軸方向移動機構Ｍｚを作動させて、ローラ３をマンドレル径方向に対して傾斜する方向に移動させても良い。
【００４６】
（ロ）  複数個のローラ３を周方向に分散させる形態でマンドレル１の周囲に配置しても良い。この場合、複数個のローラ３夫々に対して、径方向移動機構Ｍｘ、軸方向移動機構Ｍｚ及び同期伝動機構Ｓを設けることになる。
【００４７】
（ハ）  上記の実施形態において説明したように第２移動工程を複数回繰り返して実行するに当たって、第２移動工程の実行回数は２回、３回等、適宜設定することができる。又、第２移動工程の実行回数は１回でも良い。
【００４８】
（ニ）  マンドレル１を回転駆動装置２により回転駆動する形態で設けるに当たって、マンドレル回転軸心Ａ１の向きは、水平方向、鉛直方向など種々に設定することができる。
径方向移動機構Ｍｘ及び軸方向移動機構Ｍｚは、マンドレル回転軸心Ａ１の向きに合わせて配設することになる。
【００４９】
（ホ）  上記実施形態では、軸方向におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１の径は軸方向に一定であるものとして説明したが、この構成に限定されるものではない。例えば、筒状部Ｗ１の径が、軸方向においてマンドレル１の基端側（−Ｚ方向側）や先端側（＋Ｚ方向側）となるにつれて拡径或いは縮径する構成を採用してもよい。
【００５０】
（へ）  上記実施形態では、ローラ３がマンドレル軸方向（Ｚ方向）でカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１と重なる状態として、ローラ３がマンドレル径方向（Ｘ方向）に移動すると、マンドレル軸方向（Ｚ方向）におけるローラ３の外歯成形型３ｍの長さの全部が、カップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１の外周面に当接するマンドレル軸方向（Ｚ方向）での位置となり、かつ、ローラ３の＋Ｚ方向端とカップ状素材Ｗの＋Ｚ方向端とが軸方向（Ｚ方向）において揃う状態（略同一位置）となる例を示した。しかしながら、ローラ３がマンドレル軸方向（Ｚ方向）でカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１と重なる状態としては、この構成に限定されるものではなく、マンドレル軸方向（Ｚ方向）におけるローラ３の外歯成形型３ｍの少なくとも一部が、マンドレル軸方向（Ｚ方向）におけるカップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１が存在する範囲内に位置する状態であればよい。例えば、ローラ３がマンドレル径方向（Ｘ方向）に移動すると、マンドレル軸方向（Ｚ方向）におけるローラ３の外歯成形型３ｍの長さの半分程度（マンドレル１の基端側（−Ｚ方向側）の長さの半分程度）が、カップ状素材Ｗの筒状部Ｗ１の外周面に当接するマンドレル軸方向（Ｚ方向）での位置となるように設定することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、成形用駆動力を低減しながら、外歯及び内歯の形状が所望の正確な形状となるとともに、軸方向全長にわたって均等になるようにカップ状素材を成形し得るカップ状歯車の製造装置及び製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１    マンドレル
１ｍ  内歯成形型
３    ローラ
３ｍ  外歯成形型
５    制御部（制御手段）
６    同期回転軸
７    ユニバーサルジョイント（自在継手）
Ａ１  マンドレルの回転軸心
Ａ２  ローラの回転軸心
Ｍｘ  径方向移動手段（径方向移動機構）
Ｍｚ  軸方向移動手段（軸方向移動機構）
Ｓ    同期回転手段（同期回転機構）
Ｗ    カップ状素材
Ｗ１  マンドレル軸方向におけるカップ状素材の筒状部
Ｗｉ  内歯
Ｗｏ  外歯
【図１】
2010284662.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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